Arbre de vie (biologie)

Précurseurs

Lamarck

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) a produit le premier arbre ramifié d'animaux dans sa Philosophie Zoologique (1809). C'était un arbre à l'envers qui commençait par des vers et se terminait par des mammifères. Cependant, Lamarck ne croyait pas en une descendance commune à toutes les formes de vie. Il croyait plutôt que la vie est constituée de lignes parallèles séparées, allant du plus simple au plus complexe.

Hitchcock

Le géologue américain Edward Hitchcock (1763-1864) a publié en 1840 le premier arbre de vie basé sur la paléontologie dans son Elementary Geology. Sur l'axe vertical se trouvent les périodes paléontologiques. Hitchcock a fait un arbre séparé pour les plantes (à gauche) et les animaux (à droite). Les arbres pour les plantes et les animaux ne sont pas reliés en bas du tableau. De plus, chaque arbre commence avec des origines multiples. Cependant, ce ne sont pas des arbres évolutifs, car Hitchcock pensait qu'une divinité était l'agent du changement.

Vestiges

La première édition des Vestiges de l'histoire naturelle de la création de Robert Chambers a été publiée anonymement en 1844. Elle contenait un diagramme en forme d'arbre dans le chapitre "Hypothèse du développement des règnes végétal et animal". Il montre un modèle de développement embryologique où les poissons (F), les reptiles (R) et les oiseaux (B) représentent les branches d'un chemin menant aux mammifères (M).

Dans le texte, cette idée d'arbre à ramifications est provisoirement appliquée à l'histoire de la vie sur terre : "il peut y avoir des ramifications". ^p191

Tableau paléontologique dépliant d'Edward Hitchcock dans "Elementary Geology" (1840)


Diagramme tiré de Vestiges de l'histoire naturelle de la création, 1844. p212

L'arbre de vie de Darwin

Charles Darwin (1809-1882) a été le premier à produire un arbre de vie évolutif. Il était très prudent quant à la possibilité de reconstituer l'histoire de la vie. Dans le chapitre IV de son ouvrage On the Origin of Species (1859), il a présenté un diagramme abstrait d'un arbre de vie théorique pour les espèces d'un grand genre sans nom (voir figure).

Selon les propres termes de Darwin : "Ainsi, les petites différences qui distinguent les variétés d'une même espèce, auront tendance à augmenter régulièrement jusqu'à ce qu'elles soient égales aux grandes différences entre les espèces d'un même genre, ou même de genres distincts."

Il s'agit d'un modèle de ramification sans nom d'espèce, contrairement à l'arbre plus linéaire qu'Ernst Haeckel a créé des années plus tard.

Dans son résumé de la section telle que révisée dans la 6e édition de 1872, Darwin explique ses vues sur l'Arbre de vie :

Les affinités de tous les êtres d'une même classe ont parfois été représentées par un grand arbre. Je crois que cette comparaison dit en grande partie la vérité. Les rameaux verts et bourgeonnants peuvent représenter les espèces existantes ; et ceux produits au cours des années précédentes peuvent représenter la longue succession des espèces éteintes...
Les branches divisées en grandes branches, et celles-ci en branches de plus en plus petites, étaient elles-mêmes autrefois, lorsque l'arbre était jeune, des rameaux bourgeonnants ; et cette connexion des bourgeons anciens et actuels par des branches ramifiées pourrait bien représenter la classification de toutes les espèces éteintes et vivantes en groupes subordonnés aux groupes.
Parmi les nombreux rameaux qui ont prospéré lorsque l'arbre n'était qu'
un simple buisson, seuls deux ou trois, devenus de grandes branches, survivent et portent les autres branches ; ainsi, avec les espèces qui ont vécu pendant les périodes géologiques passées, très peu ont laissé des descendants vivants et modifiés. Depuis la première croissance de l'arbre, de nombreuses branches se sont décomposées et sont tombées ; et ces branches tombées de tailles diverses peuvent représenter ces ordres, familles et genres entiers qui n'ont plus de représentants vivants, et qui ne nous sont connus qu'à l'état fossile.
Comme nous voyons
 ici et là une mince branche traînante qui jaillit d'une fourche au bas d'un arbre et qui, par hasard, a été favorisée et est encore vivante à son sommet, nous voyons de temps en temps un animal comme l'Ornithorhynchus (Platypus) ou le Lepidosiren (dipneuste d'Amérique du Sud), qui relie dans une certaine mesure par ses affinités deux grandes branches de la vie, et qui a apparemment été sauvé de la concurrence fatale en ayant habité une station protégée.
Comme les bourgeons donnent naissance par croissance à de nouveaux bourgeons, et que ceux-ci, s'ils sont vigoureux, se ramifient et recouvrent de tous côtés de nombreuses branches plus ou moins raides, je crois que, de génération en génération, il en a été de même pour le grand arbre de vie, qui remplit de ses branches mortes et cassées la croûte terrestre, et couvre la surface de ses ramifications toujours plus belles.

- Darwin, 1872.

L'image de l'arbre de vie qui apparaît dans l'ouvrage de Darwin intitulé On the Origin of Species by Natural Selection, 1859. C'était la seule illustration du livre

L'arbre de vie aujourd'hui

Le modèle d'un arbre est toujours considéré comme valable pour les formes de vie eucaryotes. Les recherches sur les premières branches de l'arbre eucaryote suggèrent un arbre avec soit quatre supergroupes, soit deux supergroupes. Il ne semble pas encore y avoir de consensus ; dans un article de synthèse, Roger et Simpson concluent que "compte tenu du rythme actuel de changement dans notre compréhension de l'arbre de vie des eucaryotes, nous devons procéder avec prudence".

Les biologistes reconnaissent maintenant que les procaryotes, les bactéries et les archées ont la capacité de transférer des informations génétiques entre des organismes non apparentés par transfert horizontal de gènes (HGT). La recombinaison, la perte de gènes, la duplication et la création de gènes sont quelques-uns des processus par lesquels les gènes peuvent être transférés au sein et entre les espèces bactériennes et archéennes, provoquant des variations qui ne sont pas dues au transfert vertical. Il existe de plus en plus de preuves de la présence de HGT chez les procaryotes au niveau des cellules simples et multiples, et l'on commence à penser que l'arbre de vie donne une image incomplète de l'évolution de la vie. Il s'agit d'un outil utile pour comprendre les processus fondamentaux de l'évolution, mais il ne peut pas expliquer toute la complexité de la situation.

Arbre de vie actuel montrant des transferts de gènes horizontaux.

Pages connexes

• Page de désambiguïsation de l'Arbre de vie